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Cette invention concerne des dispositifs séparateurs de vapeur et de liquide pour générateurs de vapeur tubulaires à circulation forcée des gaz en simple passage. Pour pouvoir nettoyer sélectivement des circuits tu- bulaires en parallèle de ces générateurs de vapeur on a relié ces circuits à des séparateurs centrifuges correspondants et, pour permettre à chaque cir- cuit tubulaire d'être nettoyé indépendamment des autres circuits, les sépara- teurs centrifuges ont été établis sous forme d'équipements séparés pourvus de chambres de vapeur et de prises de vapeur individuelles. Cette disposition est quelque peu compliquée et un but de l'invention est d'y apporter une sim- plification.
Un autre but est de procurer des séparateurs centrifuges per- fectionnés à employer pour le nettoyage de circuits tubulaires en parallèle dans les générateurs de vapeur tubulaires à circulation forcée des gaz en simple passage.
Dans les dispositifs séparateurs de vapeur et de liquide compre- nant un groupe de séparateurs centrifuges pour permettre de nettoyer sélecti- vement des circuits tubulaires en parallèle d'un générateur de vapeur tubu- laire à circulation forcée des gaz en simple passage, suivant la présente invention, les séparateurs centrifuges du groupe sont disposés les uns à proximité des autres, verticalement, en descendant d'un collecteur formant chambre de vapeur commune pour le groupe et chaque séparateur est pourvu d'un tuyau de décharge pour le liquide séparé.
Suivant une forme d'exécution avantageuse de l'invention chaque séparateur est pourvu, pour recevoir le fluide entrant, d'un,manchon interne, avec un espace annulaire ménagé entre l'enveloppe du séparateur et ce manchon, dont l'extrémité inférieure présente une forme tronconique s'étendant au-des- sous d'une ouverture de sortie de liquide formée dans la paroi latérale de l'enveloppe et dont l'extrémité supérieure fait saillie d'une faible quantité à l'intérieur du collecteur. De préférence, un tube destiné à diriger dans le manchon le fluide entrant de telle façon qu'il y tourbillonne, passe au tra- vers de la paroi du collecteur.. est incliné de haut en bas et se termine dans le manchon à proximité de la partie supérieure de celui-ci pour diriger le fluide avec une composante descendant autour de la surface interne du manchon.
L'invention sera décrite ci-après, à titre d'exemple, avec ré- férence aux dessins annexés, dans lesquels:
Figure 1 est une vue en coupe verticale longitudinale d'un col- lecteur et d'un groupe de séparateurs centrifuges;
Figure 2 est une vue en coupe transversale suivant la ligne II-II de la figure 1;
Figure 3 est une vue montrant à plus grande échelle de collecteur et le séparateur centrifuge de la figure 2 ; Figure 4 est une coupe horizontale suivant la ligne IV-IV de la figure 3 indiquant en traits de chaînette deux tubes d'entrée.
Comme c'est représenté sur les dessins, un certain nombre de séparateurs centrifuges 2 uniformément espacés les uns des autres sont disposés de manière que leurs axes se trouvent dans un plan vertical passant sur l'axe longitudinale horizontal d'un collecteur 1 auquel les enveloppes cylindriques des séparateurs sont assemblées par soudure comme c'est indiqué sur la figure 3 par la soudure 2' .
A l'intérieur de l'enveloppe de chaque séparateur est monté coaxialement un machon 3, un espace annulaire étant ménagé entre celui-ci et l'enveloppe. Sur la majeure partie de sa longueur, le manchon présente une forme cylindrique, mais une partie 4 située à l'extrémité inférieure du manchon est de forme tronconique. Le manchon est supporté sur le fond fermé 5 de l'en- veloppe du séparateur par des pièces de liaison appropriées 11 qui fixent la position du manchon de telle manière que son extrémité inférieure est espacée du fond du séparateur et que son extrémité supérieure s'élève d'une
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faible quantité à l'intérieur du collecteur 1.
Dans sa paroi latérale, l'enveloppe du séparateur présente au-dessus de l'extrémité inférieure du manchon 3, une sortie 10 d'où part un tuyau de décharge 10' pour le liquide séparé, et le fond de l'enveloppe est pourvu d'un orifice de purge 6 d'où part un tuyau de purge 6' pour la vidange du séparateur.
Des tubes de distribution 7, destinés à diriger le fluide amené dans les séparateurs centrifuges 2 de manière qu'il tourbillone dans ceuxci, passent au travers de la paroi du collecteur 1 et sont inclinés de haut en bas dans les extrémités supérieures des séparateurs. Comme c'est représenté sur la figure 3, chaque tube 7 est incliné sur l'horizontale d'un angle de 45 approximativement, et se termine à l'intérieur du manchon près de son extrémité supérieure pour diriger le fluide sous une composante descendante autour de la surface interne du manchon. L'extrémité du tube est taillée en sifflet de façon à -se trouver dans un plan horizontal à environ 10 à 15 mm en dessous du sommet du manchon.
Dans le cas d'un séparateur centrifuge où le fluide pénètre horizontalement dans le séparateur, le jet s'étale considérablement sur la paroi du cylindre, et il se produit une composante du courant dirigé de bas en haut qui empêche le liquide qui a été chassé vers le haut de descendre. Ceci donne lieu à une accumulation de liquide qui circule lentement au-dessus de l'entrée du fluide et qui rétrécit la section de passage du flux ascendant de vapeur, de telle sorte qu'il y a danger que le liquide déjà séparé se soit de nouveau entraîné par la vapeur qui se décharge. L'introduction du fluide obliquement en partant du haut réduit la composante ascendante du courant, et on a trouvé que cette composante est pratiquement éliminée lorsque le tube de distribution est incliné d'environ 45 sur l'horizontale.
Tout liquide -refoulé vers le haut, pendant une marche à charge particulièrement élevée, passe au-dessus du bord supérieur 12 du manchon 3 dans l'espace annulaire situé entre le machon et l'enveloppe du séparateur et s'écoule librement de haut en bas dans la garde hydraulique 13, qui ferme le dessous de l'extrémité 4 du manchon. L'effet obtenu en inclinant le tube de distribution est amplifié par la forme en sifflet donnée à l'extrémité du tube, de la manière décrite.
En vue d'assurer un effet de séparation approprié, il est recommandable de donner à la section transversale interne des tubes 7, des dimensions telles que la vitesse du fluide y soit au moins de 20 mètres par seconde à charge maximum du générateur de vapeur. Les tubes 8 qui se rendent aux séparateurs centrifuges doivent par conséquent être rétreints d'une manière correspondant à leur fonction avec les tubes 7. L'effet de séparation n'est pas altéré si un séparateur centrifuge est pourvu de deux tubes distributeurs convenablement aménagés pour décharger des courants de fluide d'amenée dans le même sens de tourbillonnement. Ainsi, sur les figures 2,3 et 4, en outre du tube distributeur 7, un second tube semblable 7' est indiqué en traits de chai'nette.
Figure 2 montre un tube 8' relié au tube 7', les tubes 8 et 8'. passant tous deux au travers d'une paroi 14 à l'extérieur d'un parcours de gaz où le collecteur 1 et les séparations centrifuges 2 sont montés.
Les sorties de vapeur 9' partant du collecteur 1 sont uniformément répartie sur le longueur du collecteur, verticalement au-dessus de l'axe longitudinal de ce dernier et les tubes 9 sont reliés au collecteur, à ces orifices de sortie. De préférence, la section transversale du collecteur est telle que sous la charge maximum, la vitesse de vapeur dans le plan central horizontal du collecteur ne dépasse pas 0,50 mètre par seconde. Cette disposition permet aux gouttelettes de liquide éventuellement entraînées par la vapeur à la sortie du séparateur centrifuge d'être séparées par gravité dans le collecteur.
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This invention relates to vapor and liquid separator devices for tubular steam generators with forced gas circulation in one pass. In order to be able to selectively clean tubular circuits in parallel with these steam generators, these circuits have been connected to corresponding centrifugal separators and, to allow each tubular circuit to be cleaned independently of the other circuits, the centrifugal separators were established as separate equipment with steam chambers and individual steam outlets. This arrangement is somewhat complicated and an object of the invention is to simplify it.
Another object is to provide improved centrifugal separators to be employed for cleaning parallel tubular circuits in tubular steam generators with forced gas circulation in single passage.
In vapor and liquid separator devices comprising a group of centrifugal separators to allow selective cleaning of tubular circuits in parallel with a tubular steam generator with forced gas circulation in single passage, according to the present invention. According to the invention, the centrifugal separators of the group are arranged close to each other, vertically, descending from a manifold forming a common vapor chamber for the group and each separator is provided with a discharge pipe for the separated liquid.
According to an advantageous embodiment of the invention, each separator is provided, in order to receive the incoming fluid, with an internal sleeve, with an annular space formed between the casing of the separator and this sleeve, the lower end of which has a frusto-conical shape extending below a liquid outlet opening formed in the side wall of the casing and the upper end of which protrudes a small amount inside the manifold. Preferably, a tube for directing the incoming fluid into the sleeve so that it swirls there, passes through the wall of the manifold. Is tilted up and down and terminates in the sleeve near the collector. the top thereof to direct the fluid with a component descending around the inner surface of the sleeve.
The invention will be described below, by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which:
Figure 1 is a longitudinal vertical sectional view of a manifold and a group of centrifugal separators;
Figure 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of Figure 1;
Figure 3 is a view showing on a larger scale the manifold and the centrifugal separator of Figure 2; Figure 4 is a horizontal section along the line IV-IV of Figure 3 indicating in chain lines two inlet tubes.
As shown in the drawings, a number of uniformly spaced apart centrifugal separators 2 are arranged so that their axes lie in a vertical plane passing over the horizontal longitudinal axis of a manifold 1 to which the envelopes cylindrical separators are assembled by welding as shown in Figure 3 by the weld 2 '.
Inside the casing of each separator is mounted coaxially a jaw 3, an annular space being formed between the latter and the casing. Over most of its length, the sleeve has a cylindrical shape, but a part 4 located at the lower end of the sleeve is frustoconical. The sleeve is supported on the closed bottom 5 of the separator casing by suitable connecting pieces 11 which fix the position of the sleeve such that its lower end is spaced from the bottom of the separator and its upper end is closed. pupil of a
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small quantity inside collector 1.
In its side wall, the casing of the separator has above the lower end of the sleeve 3 an outlet 10 from which a discharge pipe 10 'leaves for the separated liquid, and the bottom of the casing is provided a purge orifice 6 from which a purge pipe 6 'leaves for emptying the separator.
Distribution tubes 7, intended to direct the fluid supplied to the centrifugal separators 2 so that it swirls therein, pass through the wall of the manifold 1 and are inclined up and down in the upper ends of the separators. As shown in Figure 3, each tube 7 is tilted to the horizontal at an angle of approximately 45, and terminates inside the sleeve near its upper end to direct the fluid in a downward component around of the inner surface of the sleeve. The end of the tube is whistled so that it is in a horizontal plane about 10 to 15 mm below the top of the sleeve.
In the case of a centrifugal separator where the fluid enters the separator horizontally, the jet spreads considerably over the wall of the cylinder, and there is a component of the stream directed from the bottom up which prevents the liquid which has been forced out. up to go down. This gives rise to an accumulation of liquid which circulates slowly above the fluid inlet and which narrows the passage section of the upward vapor flow, so that there is a danger that the already separated liquid will be depleted. again driven by the discharging steam. Introducing the fluid obliquely from the top reduces the upward component of the stream, and it has been found that this component is substantially eliminated when the distribution tube is tilted approximately 45 to the horizontal.
Any liquid -discharged upwards, during operation at a particularly high load, passes above the upper edge 12 of the sleeve 3 in the annular space located between the jaw and the casing of the separator and flows freely from top to down into the hydraulic guard 13, which closes the underside of end 4 of the sleeve. The effect obtained by tilting the distribution tube is amplified by the whistle shape given to the end of the tube, as described.
In order to ensure an appropriate separation effect, it is advisable to give the internal cross section of the tubes 7, dimensions such that the speed of the fluid is at least 20 meters per second at maximum load of the steam generator. The tubes 8 which go to the centrifugal separators must therefore be constricted in a manner corresponding to their function with the tubes 7. The separation effect is not impaired if a centrifugal separator is provided with two distribution tubes suitably arranged for. discharge feed streams in the same direction of swirl. Thus, in Figures 2, 3 and 4, in addition to the distributor tube 7, a second similar tube 7 'is indicated in chain lines.
Figure 2 shows a tube 8 'connected to tube 7', tubes 8 and 8 '. both passing through a wall 14 outside of a gas path where the manifold 1 and the centrifugal separators 2 are mounted.
The steam outlets 9 'starting from the manifold 1 are uniformly distributed over the length of the manifold, vertically above the longitudinal axis of the latter and the tubes 9 are connected to the manifold at these outlet orifices. Preferably, the cross section of the manifold is such that under maximum load the vapor velocity in the horizontal central plane of the manifold does not exceed 0.50 meters per second. This arrangement allows the liquid droplets possibly entrained by the vapor at the outlet of the centrifugal separator to be separated by gravity in the collector.